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【発明の名称】 可搬装置とその筐体装置及びこれらの製造方法
【発明者】 【氏名】森本 淳

【氏名】栗原 雄
【要約】 【課題】容易に溶着が行え、かつ強固に接着可能であって衝撃に強い構造を有する筐体装置および筐体装置の溶着方法を提供すること。

【解決手段】蓋体２１とケース本体２２を嵌合させ、これらを溶着させてなる筐体装置２０において、上記蓋体２１の外周に設けられた第１のリブ２８と、上記ケース本体２２の外周に設けられ、上記第１のリブ２８の内方に位置して嵌合する第２のリブ２４と、上記第１のリブ２８の内方側に設けられており、上記蓋体２１とケース本体２２とを嵌合させた場合に上記第２のリブ２４の先端と接触し、上記蓋体２１を振動させることによって溶融して上記第１のリブ２８と第２のリブ２４の間に入り込み、上記蓋体２１とケース本体２２とを溶着する溶着部材２９と、を具備することを特徴としている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蓋体と器体とが双方に設けられる凹凸形状からなる相補部にて組み合わされて中空部を構成する筐体装置において、前記器体の相補部は前記中空部に倣って凸部が設けられており、前記蓋体の前記凸部の中空部に面する部位以外の面と対向して設けられていることを特徴とする筐体装置。
【請求項２】 蓋体と器体とが双方に設けられる凹凸形状からなる相補部にて組み合わされて中空部を構成する筐体装置において、前記器体の相補部は前記中空部に倣って凸部が設けられてなり、前記蓋体の相補部は前記凸部の中空部に面する部位以外の面と対向して設けられてなり、前記蓋体の前記器体の相補部の凸部に対向する部位には点接触する溶融部が設けられていたことを特徴とする筐体装置。
【請求項３】 蓋体とケース本体を嵌合させて溶着させる筐体装置の溶着方法において、上記蓋体には、外周に第１のリブおよびこの第１のリブの内方側に溶着部材が設けられており、かつ上記ケース本体には第２のリブが設けられていて、この溶着部材と第２のリブの先端とが接触するように嵌合させる嵌合工程と、上記第１のリブとケース本体の第２のリブの外方側の位置合わせ面とが対向する境界部分において、これら蓋体とケース本体の外壁側が面一になるように支持部材によって支持する支持工程と、上記蓋体を加振して溶着する加振工程と、を具備することを特徴とする筐体装置の溶着方法。
【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の筐体装置の中空部に機能部品が搭載されてなる可搬装置。
【請求項５】 蓋体とケース本体を嵌合させて溶着させる可搬装置の製造方法において、機能部品を上記ケース本体に実装する実装工程と、上記蓋体には、外周に第１のリブおよびこの第１のリブの内方側に溶着部材が設けられており、かつ上記ケース本体には第２のリブが設けられていて、この溶着部材と第２のリブの先端とが接触させるように嵌合させる嵌合工程と、上記第１のリブとケース本体の第２のリブの外方側の位置合わせ面とが対向する境界部分において、これら蓋体とケース本体の外壁側が面一になるように支持部材によって支持する支持工程と、上記蓋体を加振して溶着する加振工程と、を具備することを特徴とする可搬装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、パソコンなどの情報機器用のパック電池筐体としての筐体装置および筐体装置の溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】パソコンや携帯電話などの情報機器の電源として、電池本体、基盤、電源端子部品などを入れた上蓋とケース本体からなるパック電池用筐体が用いられている。このパック電池筐体においては、ケース本体に電池本体や基盤、電源端子などが例えば両面テープを介して取り付けられている。
【０００３】図６に示すこのパック電池用筐体１において、上蓋２とケース本体３とは、ともに熱可塑性樹脂で構成されており、これら両者を結合する方法の一つとして超音波振動付与による溶着がある。
【０００４】上記筐体装置１のケース本体３からは、外方側に上方に向かって突き出すように第２のリブ４が形成されている。この第２のリブ４よりも内方側であってこの第２のリブ４の付け根の位置は、合わせ面５となっている。
【０００５】上記ケース本体３には、上蓋２が嵌合するように設けられている。この上蓋２にも、第１のリブ６が形成されているが、上蓋２の第１のリブ６は上記ケース本体３の第２のリブ４よりも内方に形成されており、さらにこの第１のリブ６の先端には先端が尖形状の溶着部材としてのエッジ７が形成されている。
【０００６】また、上記第１のリブ６の外方側は合わせ面８となっており、上記第２のリブ４の先端と嵌合時に近接対向するように設けられている。上記上蓋２とケース本体３とを溶着する手段の一つとして加振溶着の一種である超音波溶着がある。この超音波溶着は、上記ケース本体３を固定部位に固定し、上記上蓋２を超音波振動を与える不図示の超音波振動装置に取り付ける。この後に、上記エッジ７とケース本体３の合わせ面５を接触させ、この後に上記超音波振動装置を作動させてこのエッジ７と合わせ面５とを摩擦摺動させる。
【０００７】すると、上記超音波振動装置により与えられた振動エネルギが、摩擦によって加熱され、これによって上記エッジ７が溶融する。そのため、この溶融した熱可塑性樹脂が、合わせ面８と第２のリブ４、合わせ面５と第１のリブ６および第２のリブ４と第１のリブ６が対向した隙間にも流れ、この溶融した熱可塑性樹脂の温度の低下によって凝固して、上記ケース本体３と上蓋２が溶着されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のパック電池用筐体の筐体装置１では、エッジ７の溶融による接着強度が低いという問題が生じている。すなわち、上記上蓋２はこの上面が超音波振動装置に取り付けられて超音波振動されるものとなっているが、この場合、上記上蓋２に形成された第１のリブ６の先端に形成されたエッジ７と上面との間に所定の距離を有することとなる。このため、超音波振動装置を作動させた場合でも、上記エッジ７まで振動が伝達する間に減衰してしまい、良好に駆動されないといった問題が生じている。
【０００９】これにより、上記上蓋２とケース本体３との接着状態が良好とならず、接着強度が低くなるといった問題が生じている。また、上記筐体装置１を落下させた場合、最も一般的な落下においては、上記上蓋２とケース本体３の溶着部が剥離してしまうといった問題が生じている。すなわち、上記筐体装置１は、ケース本体３に電池本体などが取り付けられているため、一般的にケース本体３側に重心が偏って位置することがある。この場合、上記筐体装置１が落下すると、図７に示すように上記ケース本体３の側壁に電池本体が接触することがあり、このため上蓋２とケース本体３のリブ４，６を剥離させる方向に力が作用することとなる。
【００１０】このため、落下により筐体装置１が破壊されやすいものとなっている。この筐体装置１の破壊を防止するために、図８に示すように上蓋２の第１のリブ６を外方に形成し、この第１のリブ６の先端にエッジ１０を形成し、かつケース本体３の第２のリブ４を内方に形成する構成が考えられる。しかしながら、この場合には、上記エッジ１０と合わせ面４との摩擦によって溶融した樹脂が合わせ面から溢れだし、これが凝固してバリ１１が形成される蓋然性が高いものとなっている。
【００１１】そこで、図９に示すように上蓋２の第１のリブ６を外方に形成し、かつケース本体３の第２のリブ４を内方に形成してこの先端にエッジ１２を設ける構成が考えられる。この場合には、上記図８に示したようなバリ１１の発生を防止することは可能である。
【００１２】しかしながら、直接振動されるのは上蓋２であり、この上蓋２にエッジが設けられずにケース本体３にエッジ１２が形成される構成で、上記上蓋２を直接振動させた場合には、ケース本体３の剛性が低いために上蓋２の振動運動に対して追従してエッジ１２が揺動してしまい、振動エネルギが摩擦のエネルギに変換され難い。このためエッジ１２と上蓋２との間に十分な摩擦熱が発生せず、強固な接着ができないものとなっている。
【００１３】ここで、図９においてケース本体３に超音波振動装置を取り付けて振動させる構成も考えられるが、この場合にはケース本体３の底面からエッジ１２まで、振動加振方向に対して細い部材で連結されていることにより、振動エネルギはエッジ１２に到達する以前に弾性変形や熱損失で多くが拡散消失してしまい、強固な溶着ができないものとなっている。
【００１４】本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、容易に溶着が行え、かつ強固に接着可能であって衝撃に強い構造を有する筐体装置および筐体装置の溶着方法を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、蓋体と器体とが双方に設けられる凹凸形状からなる相補部にて組み合わされて中空部を構成する筐体装置において、前記器体の相補部は前記中空部に倣って凸部が設けられており、前記蓋体の前記凸部の中空部に面する部位以外の面と対向して設けられていることを特徴とする筐体装置である。
【００１６】請求項２記載の発明は、蓋体と器体とが双方に設けられる凹凸形状からなる相補部にて組み合わされて中空部を構成する筐体装置において、前記器体の相補部は前記中空部に倣って凸部が設けられてなり、前記蓋体の相補部は前記凸部の中空部に面する部位以外の面と対向して設けられてなり、前記蓋体の前記器体の相補部の凸部に対向する部位には点接触する溶融部が設けられていたことを特徴とする筐体装置である。
【００１７】請求項３記載の発明は、蓋体とケース本体を嵌合させて溶着させる筐体装置の溶着方法において、上記蓋体には、外周に第１のリブおよびこの第１のリブの内方側に溶着部材が設けられており、かつ上記ケース本体には第２のリブが設けられていて、この溶着部材と第２のリブの先端とが接触するように嵌合させる嵌合工程と、上記第１のリブとケース本体の第２のリブの外方側の位置合わせ面とが対向する境界部分において、これら蓋体とケース本体の外壁側が面一になるように支持部材によって支持する支持工程と、上記蓋体を加振して溶着する加振工程と、を具備することを特徴とする筐体装置の溶着方法である。
【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の筐体装置の中空部に機能部品が搭載されてなる可搬装置である。請求項５記載の発明は、蓋体とケース本体を嵌合させて溶着させる可搬装置の製造方法において、機能部品を上記ケース本体に実装する実装工程と、上記蓋体には、外周に第１のリブおよびこの第１のリブの内方側に溶着部材が設けられており、かつ上記ケース本体には第２のリブが設けられていて、この溶着部材と第２のリブの先端とが接触させるように嵌合させる嵌合工程と、上記第１のリブとケース本体の第２のリブの外方側の位置合わせ面とが対向する境界部分において、これら蓋体とケース本体の外壁側が面一になるように支持部材によって支持する支持工程と、上記蓋体を加振して溶着する加振工程と、を具備することを特徴とする可搬装置の製造方法である。
【００１９】請求項１の発明によると、前記器体の相補部は前記中空部に倣って凸部が設けられており、前記蓋体の前記凸部の中空部に面する部位以外の面と対向して設けられているため、前記蓋体へ付与する振動を効率的に蓋体と器体との溶着のエネルギとして用いることが可能となっている。
【００２０】さらに、前記中空部に倣って凸部が設けられたため、溶融した凸部が上記蓋体と器体の嵌合部分からはみ出してバリが生じ難くなる。請求項２の発明によると、前記器体の相補部は前記中空部に倣って凸部が設けられてなり、前記蓋体の相補部は前記凸部の中空部に面する部位以外の面と対向して設けられてなり、前記蓋体の前記器体の相補部の凸部に対向する部位には点接触する溶融部が設けられているため、上記蓋体を振動させた場合に、接触面積が少ないため加振エネルギを良好に溶融のためのエネルギに変換することが可能となっている。
【００２１】請求項３、請求項５の発明によると、上記蓋体には、外周に第１のリブおよびこの第１のリブの内方側に溶着部材が設けられており、かつ上記ケース本体には第２のリブが設けられていて、この溶着部材と第２のリブの先端とが接触するように嵌合させる嵌合工程と、上記第１のリブとケース本体の第２のリブの外方側の位置合わせ面とが対向する境界部分において、これら蓋体とケース本体の外壁側が面一になるように支持部材によって支持する支持工程と、上記蓋体を加振して溶着する加振工程と、を具備するため、加振によって第１のリブがケース本体より外方にずれるのを防止することが可能となる。
【００２２】さらに、上記境界部分より溶融した溶着部材が溢れてバリを形成することがなくなる。請求項４の発明によると、中空部に機能部品が搭載される可搬装置であっても、耐衝撃性の高い構成とすることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）以下、本発明の第一の実施の形態について、図１ないし図４に基づいて説明する。
【００２４】図１、図２に示すパソコンや携帯電話、あるいはこれら可搬装置の電源として用いられるパック電池用の筐体装置２０は、熱可塑性樹脂を材質とする上蓋２１とケース本体２２とにより構成されている。この筐体装置２０の内部には、電池本体２３や図示しない基盤、あるいは電源端子などの機能部品が例えば両面テープやビスや接着剤などの部材によって取り付けられている。
【００２５】上記電池本体２３は、上記ケース本体２２の側面に非接触であるがスペース効率などを考慮して近接対向して設けられている。このため、筐体装置２０を落下させた場合には、この落下の衝撃によって上記ケース本体２２の側面と電池本体２３が接触（衝突）するような配置となっている。
【００２６】上記ケース本体２２の内方側には、第２のリブ２４が形成されている。この第２のリブ２４は、上記ケース本体２２の側壁２５の一部分が所定の長さだけ薄肉に形成されたものであり、上記ケース本体２２の厚さの略半分程度の厚さを有している。そして、上記上蓋２１のリブ２８と溶着することによって、上記筐体装置２０の他の部分と同一の厚さを有するように構成されている。
【００２７】そして、上記第２のリブ２４の付け根の部分は、合わせ面２６となっており、上蓋２１の第１のリブ２８の先端と近接対向することが可能な平面形状となっている。
【００２８】上記上蓋２１にも、上記ケース本体２２と同様に、側壁２７が薄肉に形成されることによって第１のリブ２８が形成されている。この第１のリブ２８は、上記第２のリブ２４およびこの第２のリブ２４の先端と向かい合うエッジ２９が溶融した場合に、これらと対応する長さを有して形成されている。
【００２９】なお、この第１のリブ２８は、上記上蓋２１の内面から側壁２７が全体に亘って薄肉となって形成されている。上記上蓋２１の第１のリブ２８の付け根の内方側には、先端が尖形状となっているエッジ２９が形成されている。このエッジ２９は、上記上蓋２１の第１のリブ２８の内周側に亘り周方向に沿って所定間隔ごとに配置されているが、必ずしも所定間隔ごとに配置された構成ではなく、全周に亘って形成する構成としても構わない。
【００３０】以上のような構成よりなる筐体装置２０の溶着方法について、以下に説明する。上記ケース本体２２を適宜の固定部位に取り付け固定し、この後に上記上蓋２１を不図示の超音波振動装置に取り付ける。そして、上記ケース本体２２と上蓋２１のぞれぞれに形成されたリブ２４，２８の係合による位置合わせを行い、上記ケース本体２２の第２のリブ２４の上端と上記エッジ２９の先端とが接触するようにする。
【００３１】この後に、上記超音波振動装置を作動させて上蓋２１に超音波振動を与えて図のような水平面であって上記エッジ２９と直交する方向に振動させる。すると、上記エッジ２９の先端が摩擦により生じる発熱のため徐々に溶融し、この溶融した樹脂が上記上蓋２１とケース本体２２の間の部位に入り込む。
【００３２】ここで、振動方向は上記エッジ２９と直交する方向に限られず、上記エッジ２９の長手方向や、あるいはこれらの方向成分が適宜組み合わされていても構わない。
【００３３】なお、本発明においては、上記上蓋２１の内面側に上記エッジ２９を形成した構成となっているため、上記超音波振動装置を作動させたときには、この超音波振動装置とエッジ２９との間に超音波による加振方向に高い剛性を有する上蓋部しか介在しないため、振動が減衰し難い構成となり、よりダイレクトに上記エッジ２９に超音波振動を与えることが可能となっている。
【００３４】この樹脂が隙間の浸透圧や自然な流入などによって入り込んだ場合、所定温度に達して溶融していた樹脂が何等加熱されずに冷却されるため、隙間に入り込むとまもなく凝固する。これによって、上記上蓋２１とケース本体２２とは溶着されるようになる。
【００３５】なお、上述のように、よりダイレクトにエッジ２９に超音波振動を与えるので、上記エッジ２９をエネルギのロスなく振動させることが可能であり、このため上記エッジ２９の溶融される分量が多くなるとともに、短時間で溶融させることが可能となっている。
【００３６】このため、上蓋２１とケース本体２２とを強固に溶着させることが可能となっている。よって、筐体装置２０を落下させた場合でも、第１のリブ２１と第２のリブ２４とがはがれ難くなる。
【００３７】さらに、上記エッジ２９が上記第１のリブ２８の内方側に設けられているため、エッジ２９から溶融した樹脂が上記上蓋２１とケース本体２２の間からはみ出してバリを生じ難くなっている。
【００３８】また、上記エッジ２９の先端が尖形状となっているため、上記上蓋２１を振動させた場合に、上蓋２１とエッジ２９との接触面積が少なくなり、このため超音波振動の付与によって温度が上昇し、熱可塑性樹脂を良好に溶融させることが可能となる。
【００３９】以上、本発明の第一の実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下それについて述べる。上記実施の形態においては、上記第１のリブ２８と上記合わせ面２５の境界部分に、図３に示すように、外方側より支持部材として当て板３１を添える構成としても構わない。この場合には、上記超音波振動装置によって付与される超音波振動のため、上記第１のリブ２８がケース本体２２よりも外方側にずれることがなくなり、接着状態が良好となる。
【００４０】また、第１のリブ２８と合わせ面２５の隙間より、上記エッジ２９の摩擦により発生する溶融した樹脂が溢れることがなくなる。このため、上記筐体装置２０の外壁にバリが生じて外観上の問題が生じることがなくなる。
【００４１】また、上記実施の形態においては、図４に示すように、上記ケース本体２２をケース保持具３２に固定する構成としても構わない。この場合には、ケース保持具３２によって側壁２５，２７の外面が面一となるように支持されるが、この場合にも上記第１のリブ２８がケース本体２２よりも外方側にずれることがなくなるとともに、筐体装置２０の外壁にバリが生じて外観上の問題が生じることがなくなる。
【００４２】（第二の実施の形態）以下、本発明の第二の実施の形態について、図５に基づいて説明する。なお、本実施の形態の筐体装置４０では、上述の第一の実施の形態で述べた構成と同様のものについては、同符号を用いて説明する。すなわち、ケース本体２２、上蓋２１、電池本体２３、第２のリブ２４、側壁２５、合わせ面２６、第１のリブ２８については、構成が同じであるため、同符号を用いて説明する。
【００４３】本実施の形態では、上記上蓋２１から所定の寸法だけ下方に向かい、厚肉の側壁４１が短めに形成されている。そして、この側壁４１の厚肉部分より、下方に向かってこの側壁４１が薄肉化されてなる第１のリブ２８が設けられている。
【００４４】この第１のリブ２８の内方側には、先端が尖形状のエッジ４２が形成されている。このエッジ４２は、上記上蓋２１とケース本体２２を嵌合させた場合に、ケース本体の第２のリブ２４の先端と接触するように設けられている。
【００４５】なお、上述の厚肉の側壁４１は、エッジ４２を超音波振動の付与によって振動させた場合でも、このエッジ４２の溶融性が悪化する程長い寸法ではなく、エッジ４２が良好に溶融する程度の寸法、すなわち側壁４１の剛性が上蓋２１が加振方向に有する剛性に近い値に存する寸法に形成されている。
【００４６】このような構成の筐体装置４０によると、上蓋２１から所定の寸法だけ下方に向かい、厚肉の側壁４１が短めに形成されているため、筐体としての設計の自由度が増すとともに、上記電池本体２３などと上蓋２１との間に適宜の隙間を形成して、筐体装置４０を落下させた場合でも上蓋２１と電池本体２３などとが接触しないように設計することも容易となり、この場合には重心がケース本体２２側に移動してケース本体２２側から落下することが多くなる。
【００４７】この場合には、上記第１のリブ２８と第２のリブ２４に圧縮方向に力が作用するため、これらリブ２８，２４に引き剥がす方向に力が作用する落下に比べて、剥がれ難くなっている。また、仮に上蓋２１側から筐体装置４０が落下した場合でも、電池本体２３などが上蓋２１内面へ衝突せず、このため落下による第１のリブ２８と第２のリブ２４との剥がれを低減することが可能となっている。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の筐体装置やこれを用いた可搬装置、およびこれらの製造方法によれば、耐衝撃性の高い装置が構成できる。また、本発明の筐体装置または可搬装置の製造方法によれば、美観を保ったままで、耐衝撃性の高い装置を製造することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【識別番号】０００００３５３９
【氏名又は名称】東芝電池株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）１１月１９日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外６名）
【公開番号】 特開平１１−１５０３８３
【公開日】 平成１１年（１９９９）６月２日
【出願番号】 特願平９−３１８１６２